Комплексная оценка нанокомпозита цеолит/морские водоросли при удалении красителей из промышленных сточных вод

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 8082 (2023) Цитировать эту статью

589 Доступов

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Систематическое исследование, включающее лабораторные, аналитические и практические исследования, было проведено с целью определить эффективный адсорбент, который можно использовать для удаления красителя Конго красного (CR) из сточных вод промышленных предприятий. Способность цеолита (Z) адсорбировать краситель CR из водных растворов оценивали после его модификации водорослями Cystoseira compressa (CC) (египетскими морскими водорослями). Цеолит и водоросли CC были объединены вместе, чтобы сформировать новый композитный композит цеолит/водоросли (ZCC) с использованием метода влажной пропитки, а затем охарактеризованы с помощью различных методов. Наблюдалось заметное увеличение адсорбционной способности вновь синтезированного ZCC по сравнению с Z и CC, особенно при низких концентрациях CR. Периодический эксперимент был выбран для выяснения влияния различных экспериментальных условий на адсорбционное поведение различных адсорбентов. Кроме того, были оценены изотермы и кинетика. Согласно результатам экспериментов, вновь синтезированный композит ZCC может с оптимизмом применяться в качестве адсорбента для удаления молекул анионных красителей из промышленных сточных вод при низкой концентрации красителя. Адсорбция красителя на Z и ZCC следовала изотерме Ленгмюра, а адсорбция CC - по изотерме Фрейндлиха. Кинетика адсорбции красителя на ZCC, CC и Z согласовывалась с кинетическими моделями Эловича, внутричастичной и псевдовторого порядка соответственно. Механизмы адсорбции также оценивались с использованием модели внутричастичной диффузии Вебера. Наконец, полевые испытания показали, что недавно синтезированный сорбент эффективно удаляет красители из промышленных сточных вод на 98,5%, что позволило создать основу для нового экологически чистого адсорбента, который облегчает повторное использование промышленных сточных вод.

Никто не может отрицать, что вода является жизненно важным источником жизни на Земле. Хотя индустриализация и инновации улучшили образ жизни человечества, они также являются основной причиной загрязнения чистых водных ресурсов1. Молекулы тяжелых металлов, красителей, фармацевтических препаратов и ПАВ, предметы личной гигиены, пестициды и некоторые другие вещества являются не только ежедневными источниками загрязнения чистых и ограниченных водных ресурсов, но и оказывают опасное воздействие на все живое2,3,4,5 ,6. Синтетические красители, которые используются в различных отраслях промышленности, в том числе в бумажной, резиновой, текстильной, печатной, пластмассовой и косметической промышленности, являются источником огромного количества загрязняющих веществ в воде2,7. Такое огромное расширение использования красителей привело к загрязнению воды и экологическим проблемам. Эти красители в основном не разлагаются, стабильны и токсичны2,8. Красители вызывают мутации, респираторную токсичность, хромосомные фракции и рак9. Например, люди, подвергшиеся воздействию красителя Конго красный (CR), будут страдать от сильного раздражения глаз и кожи, которое проходит в течение нескольких минут. Кроме того, употребление CR может привести к раздражению желудка, тошноте, рвоте и диарее10. Эти загрязнители были удалены с использованием различных физических, химических и биологических методов. Это было достигнуто за счет использования обратного осмоса, коагуляции, электрохимического процесса, процесса мембранного разделения, разбавления, флотации, фильтрации и методов умягчения11,12,13.

По сравнению с вышеупомянутыми методами, адсорбция является одним из наиболее удобных методов из-за дешевизны, скромности и не требующих особого обслуживания, а также простоты в обращении и с меньшим количеством осадка, чем другие методы14,15,16,17. 18,19,20. В последние десятилетия глинистые минералы, отходы биомассы, водоросли, остатки сельскохозяйственного производства, летучая зола и активированный уголь использовались в качестве эффективных и дешевых адсорбентов для удаления красителей из сточных вод21,22,23,24,25,26,27,28,29. 30. Поскольку существуют активные функциональные группы (например, карбоксильные, гидроксильные, амино, карбонильные, фосфатные, сульфоновые), загрязнители прикрепляются к стенкам биоматериалов. Кроме того, цеолит (Z) традиционно используется для умягчения воды; Он также используется в очистке сточных вод, каталитических процессах, альтернативном производстве Z, в целях дезинфекции, строительстве, целлюлозно-бумажной промышленности, покрытиях, мембранном разделении, огнеупорной, керамической и пластмассовой промышленности31,32,33.

CC > Z shows the CR removal % in the previous order. The amount of CR adsorbed increases as the starting CR concentration rises. This could be elucidated to the concentration gradient grows as the initial CR concentration rises, as shown in Fig. 3d–f. Hence, the driving force grows, which is the main reason for overcoming the barrier for mass transfer between Z, CC, and ZCC adsorbents and CR adsorbates3,59. For CR with starting concentrations of 25, 20, 15, 10, and 5 mg/L, the highest adsorption capacities of ZCC were reported to be 14.06, 14.36, 12.58, 9.50, and 4.90 mg/g, respectively. At pH 7 and 25 °C for CR with starting concentrations of 25, 20, 15, 10, and 5 mg/L, maximal adsorption capacities were 13.60, 12.90, 10.16, 7.80, and 4.40 mg/g for CC and 3.10, 5.90, 7.25, 7.60, and 8.10 mg/g for Z. The results indicated that the addition of CC to Z is a practicable method to improve the CR uptake routine of Z./p>